Năng lượng: Tắc kè hoa trong thế giới tự nhiên

Năng lượng không tự nhiên sinh ra và mất đi, nó chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác.

Không dễ để định nghĩa năng lượng. Năng lượng tồn tại ở mọi thứ trên đời và có thể nhận biết, nhưng không thể trực tiếp cầm nắm hay nhìn thấy. Tồn tại nhiều dạng năng lượng khác nhau và sự khác biệt giữa chúng chỉ có thể được phân biệt qua tác động lên các sự vật khác.

Sự chuyển hóa lẫn nhau giữa các dạng năng lượng. Ảnh: Wikimedia.

Như chúng ta đã biết, tổng giá trị của tất cả các loại năng lượng trong vũ trụ luôn không đổi. Đối với vật lý và cả hóa học, thế năng và động năng chính là hai dạng năng lượng quan trọng nhất. Thế năng hay còn gọi là năng lượng nghỉ. Hãy nghĩ đến một sợi dây chun bị kéo dãn. Nếu bạn cắt sợi dây, toàn bộ thế năng của nó sẽ chuyển hóa thành động năng, tác động ngược lại bạn bằng cách gây ra đau đớn.

Cũng giống như sợi dây chun bị kéo dãn, liên kết hóa học cũng lưu trữ năng lượng. Khi những liên kết này bị phá vỡ, thế năng hóa học sẽ chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác như nhiệt và ánh sáng.

Động năng là năng lượng từ chuyển động. Các phân tử luôn di chuyển, rung động, co dãn, uốn cong hoặc xoay tròn. Chẳng hạn, phân tử methane bao gồm 4 nguyên tử hyrdo liên kết với 1 nguyên tử carbon tại trung tâm. Nếu được vẽ trên giấy, nó có hình tứ diện. Nhưng trên thực tế, nó chỉ là một mớ hỗn độn.

Nếu bạn tách động năng khỏi một nhóm các phân tử, chúng sẽ ít di chuyển hơn nhưng không bao giờ hoàn toàn ngừng lại. Trong các nhóm phân tử bất kỳ, một số sẽ có nhiều động năng hơn những nhóm còn lại, và nếu tính toán động năng trung bình của nhóm này, chúng ta sẽ thu được một con số toán học liên quan đến nhiệt độ. Vì vậy, nhóm các phân tử có động năng càng lớn thì nhiệt độ lại càng cao.

Nóng và lạnh cũng là những thuật ngữ mang tính tương đối. Chúng thường được sử dụng để so sánh một thứ với cái khác. Vào những ngày hè nóng nực, các phân tử trong không khí có nhiều động năng hơn các phân tử trong da của bạn. Khi những phân tử không khí va chạm với cơ thể bạn, chúng chuyển một phần năng lượng của chúng sang các phân tử trong da bạn, khiến bạn cảm thấy nóng lên.

Vào những ngày lạnh, các phân tử trong không khí có ít động năng hơn so với các phân tử trong da. Vì vậy khi va chạm, các phân tử trên cơ thể bạn thực sự đã truyền cho các phân tử không khí một phần động năng nhất định, khiến bạn cảm thấy lạnh hơn.

Bạn cũng có thể theo dõi đường đi của năng lượng xung quanh mình. Khi nấu ăn ngoài trời, bạn đốt cháy than và giải phóng thế năng hóa học dưới dạng nhiệt độ và ánh sáng. Nhiệt lượng làm cho các phân tử trong bánh mì kẹp thịt, xúc xích hay rau quả giao động, cho đến khi các liên kết hóa học của chúng bị phá vỡ dẫn tới sự hình thành các cấu trúc mới. Nếu sử dụng quá nhiều nhiệt sẽ làm cho thức ăn của bạn bị cháy xém. Khi vào bên trong cơ thể, liên kết hóa học trong các loại thức ăn lại dần bị phá vỡ và giải phóng năng lượng, giúp bạn sống sót cho đến tận bây giờ.

Kết luận, năng lượng chính là tắc kè hoa trong thế giới tự nhiên.

Quốc Hùng (Theo Ted-Ed)

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống